慣性質(zhì)量拖慢星系，廣闊空間難測身影，我們離揭開暗物質(zhì)之謎還有多遠(yuǎn)？

暗物質(zhì)正在為我們的銀河系的旋轉(zhuǎn)提供“剎車”

銀河系旋棒的自轉(zhuǎn)速度已經(jīng)被減緩了四分之一。

一位藝術(shù)家為我們在宇宙中的家——銀河系描繪的印象圖。

圖片來源：美國國家宇航局（NASA）噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）

我們的銀河系以每秒130英里（210千米）的巨大速度旋轉(zhuǎn)著。然而，一項新的研究表明，自它在將近十四億年前誕生以來，暗物質(zhì)已經(jīng)把銀河棒的旋轉(zhuǎn)速度減慢了至少24%。

“天文物理學(xué)家們長久以來一直假設(shè)我們的銀河系中心的旋轉(zhuǎn)棒正在減速，而現(xiàn)在我們找到了第一個能夠證實它正在發(fā)生的證據(jù)?！?這項研究的共同作者，來自倫敦大學(xué)的天文物理學(xué)家拉爾夫·斯柯恩瑞琪在一份聲明中寫道。

這些新發(fā)現(xiàn)不僅闡明了銀河系的旋轉(zhuǎn)，也為洞察宇宙中最難以捉摸的材料——暗物質(zhì)的本質(zhì)提供了可能性。

銀河系是一個具有棒的旋轉(zhuǎn)星系，有著一條位于中心的厚重高密度恒星帶和在宇宙中伸展著的巨大旋臂?？茖W(xué)家們認(rèn)為一個由暗物質(zhì)構(gòu)成的光環(huán)圍繞著銀河系，從它的可見邊緣延伸出去很遠(yuǎn)，就像在其他的星系中出現(xiàn)的那樣。

在這項新的研究中，研究人員們使用了來自于一項由歐洲宇航局發(fā)起的，記錄了上億顆恒星的位置數(shù)據(jù)的任務(wù)——蓋亞的數(shù)據(jù)。它們被用于研究赫克洛斯噴流，一個以與旋轉(zhuǎn)棒本身的自轉(zhuǎn)相同的速率圍繞銀河運行的密集的星團(tuán)。由于赫克洛斯噴流中的恒星被旋棒的引力所束縛，減緩棒的自轉(zhuǎn)速度將會使這些恒星向外遷移，以確保它們的軌道與棒的自轉(zhuǎn)保持同步。

當(dāng)研究人員深入探究這些恒星的化學(xué)成分時，他們發(fā)現(xiàn)了這種向外宇宙的遷移到證據(jù)。赫克洛斯噴流中的恒星含有更豐富的重元素，這意味著這些恒星誕生于更靠近星系中心的地方。在那里的恒星擁有比在星系的邊緣形成的那些星高出十倍的重元素含量。

根據(jù)這些觀察，研究人員們總結(jié)出星系棒的運動實際上已經(jīng)被減慢了至少24%。這就帶來了一個問題：什么物質(zhì)擁有足以為整個銀河系旋棒踩下“剎車”的力量？

“減緩這種自轉(zhuǎn)的配重應(yīng)當(dāng)是暗物質(zhì)，”斯柯恩瑞琪在報告中說，“時至今日，我們唯一能推測暗物質(zhì)的方法，是繪制星系的重力勢能分布圖并減去可見物質(zhì)的貢獻(xiàn)。”

天文學(xué)家們相信暗物質(zhì)覆蓋了銀河系——以及其他星系，并形成了一個向深空擴(kuò)展的難以捉摸的光環(huán)?？茖W(xué)家們估計宇宙中的暗物質(zhì)總量是可見物質(zhì)的五倍。

即使它們在宇宙中是如此顯而易見的豐富，我們?nèi)晕粗腊滴镔|(zhì)的本質(zhì)。然而，這項研究中發(fā)布的成果，正在幫助我們拼湊出神秘暗物質(zhì)之謎的全貌。

“我們的研究提供了一種探測暗物質(zhì)的全新方法——不是測量它的重力勢能，而是測量它的慣性質(zhì)量（它的動態(tài)反應(yīng)）——即是減緩棒的旋轉(zhuǎn)的東西，”斯柯恩瑞琪提到，“我們得出的成果也對替代引力學(xué)說提出了一個重要的問題——由于這些假說中缺少星系光環(huán)中的暗物質(zhì)，在它們的預(yù)測中，旋棒的速度沒有減緩，或者只有明顯過少的減緩?！?/p>

替代引力學(xué)說——諸如調(diào)整過的牛頓動力學(xué)——沒有引入暗物質(zhì)的概念。相對地，它們嘗試通過調(diào)整愛因斯坦的學(xué)說，來解釋為何星系的行為并不符合廣義相對論的預(yù)測。

這項研究的成果已發(fā)表于皇家天文學(xué)會的每月通訊上。

相關(guān)知識

在宇宙學(xué)中，暗物質(zhì)是指不與電磁力產(chǎn)生作用的物質(zhì)，也就是不會吸收、反射或發(fā)出光。人們目前只能透過重力產(chǎn)生的效應(yīng)得知，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙中有大量暗物質(zhì)的存在。 現(xiàn)代天文學(xué)經(jīng)由引力透鏡、宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質(zhì)。

BY:Daisy Dobrijevic

FY: Angela

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處